一種套管開窗鉆頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種套管開窗鉆頭，包括鉆頭本體，其特征是：鉆頭本體整體呈圓柱形，其上端為包括前錐面和后錐面的兩個連續(xù)錐面，在兩個連續(xù)錐面上圓周均勻分布3個或4個刀翼及對應的切削刃、切削槽和排屑槽，鉆頭本體下端為螺紋連接孔或兩個對稱的銷釘掌。本實用新型根據P110鋼級及N80鋼級油層套管開窗需要，在現有套管開窗專用鉆頭基礎上改進了刀翼結構，通過采用連續(xù)錐面結構設計，先鉆導孔再擴孔開窗的作業(yè)方式，提高套管開窗速度，同時切削刃寬度大于2mm，保證鉆頭足夠的使用壽命。
【專利說明】一種套管開窗鉆頭【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種套管開窗鉆頭，屬石油天然氣鉆探類井下工具【技術領域】。
【背景技術】
[0002]超短半徑徑向水平井技術是利用開窗鉆頭將套管鉆穿，再利用高壓水射流在油層中的不同方向上鉆出多個水平井眼，從而增加油氣井泄流面積，可以有效地挖潛油氣藏潛力，提高采收率。此外，與其他工藝相結合可以實現封堵效果。與常規(guī)增產工藝相比，它具有“定向鉆進，深部穿透”兩大技術優(yōu)勢。
[0003]利用高壓水射流的水力破巖作用在油層部位進行徑向鉆孔時，需先在徑向鉆孔的油層位置處進行套管開窗。首先用油管將造斜器送至井內預定位置，確定深度后按照鉆孔要求調整方位，并正循環(huán)熱清洗油管及套管環(huán)空。洗井結束之后，利用連續(xù)油管下入井下馬達和鉆頭，通過井下造斜器的導向作用，使鉆頭在很小的曲率內由垂直轉向水平，啟動地面高壓泵，對套管實施開窗作業(yè)。當套管開窗作業(yè)完成后，起出開窗工具，再用連續(xù)油管連接高壓軟管和噴頭，一起送入井內，同樣通過造斜器的導向作用，使高壓軟管和噴頭順利的進入已開好窗的孔眼內。啟動地面高壓泵，利用高壓水力噴射破碎巖石，同時由噴嘴的自牽引力帶動管串向前鉆進，返出的噴射液將巖石碎屑排出孔眼。當噴射鉆孔的長度達到設計要求的深度后，整個施工過程結束。
[0004]現有技術中，套管開窗作業(yè)是通過井底動力工具帶動開窗鉆頭鉆穿套管的。由于常規(guī)鉆頭與套管間的摩擦阻力大、剪切應力分布均勻，導致鉆頭工作效率低，開窗速度慢，同時，也影響了鉆頭的使用壽命。
[0005]CN202611594U公布了一種水力噴射徑向鉆孔套管開窗專用鉆頭，用于超短半徑徑向水平井開窗側鉆， 其結構包括鉆頭本體，該鉆頭本體靠近末端的外圓柱面上設有由易磨削材料制成的指示螺釘，指示螺釘突出鉆頭本體外圓柱面，鉆頭本體末端設有保護臺階，保護臺階突出鉆頭本體外圓柱面的高度高于指示螺釘的高度。開窗成功后，鉆頭本體鉆進到套管壁內，鉆頭本體末端的指示螺釘的突出部分將被已開窗的套管壁磨削掉或留下明顯的磨削痕跡，從而可以判斷開窗成功。因此該鉆頭對有效識別和判斷套管開窗是否成功具有一定效果，而目前在套管開窗過程中，開窗鉆頭工作效率低、使用壽命短的問題仍然存在。

【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型的目的在于克服超短半徑徑向水平井開窗側鉆中現有套管開窗鉆頭工作效率低、使用壽命短的問題，而提出一種套管開窗鉆頭。
[0007]本實用新型是通過以下技術方案實現的:
[0008]本實用新型包括鉆頭本體，鉆頭本體整體呈圓柱形，其上端為包括前錐面和后錐面的兩個連續(xù)錐面，在兩個連續(xù)錐面上圓周均勻分布3個或4個刀翼及對應的切削刃、切削槽和排屑槽，鉆頭本體下端為螺紋連接孔或兩個對稱的銷釘掌，可直接與其他動力鉆具或傳動工具連接。[0009]所述的兩個連續(xù)錐面包括前錐面和后錐面，前錐面與鉆頭本體軸線夾角為91°?135°，后錐面與鉆頭本體軸線夾角為135°?140°。
[0010]所述的切削刃位于刀翼前端且高出刀翼錐面，寬度大于2mm。
[0011]所述的切削槽的底平面與切削刃的前端平面夾角為45°?60°。
[0012]所述的排屑槽的排屑面平行于鉆頭本體軸線并延伸至鉆頭下端。
[0013]本實用新型的有益效果:
[0014](I)根據油層套管開窗需要，在現有套管開窗專用鉆頭基礎上改進了刀翼結構，通過采用連續(xù)錐面結構設計，采取先鉆導孔再擴孔開窗的作業(yè)方式，提高套管開窗速度。另夕卜，連續(xù)錐面結構設計能增強套管開窗作業(yè)中的應力集中，有助于開窗鉆頭迅速鉆穿套管。
[0015](2)切削刃靠刀翼支撐且寬度大于2mm，保證鉆頭足夠的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型主視圖；
[0017]圖2為本實用新型俯視圖；
[0018]圖中:1_本體；2_前錐面；3_后錐面；4_螺紋連接孔；5-刀翼；6_切屑刃；7-切屑槽；8-排屑槽。
【具體實施方式】:
[0019]本實用新型的鉆頭本體I整體呈圓柱形，其上端為包括前錐面2和后錐面3的兩個連續(xù)錐面，在兩個連續(xù)錐面上圓周均勻分布3個或4個刀翼5及對應切削刃6、切削槽7和排屑槽8，鉆頭本體I下端為螺紋連接孔4或兩個對稱的銷釘掌，通過螺紋或銷釘可將本實用新型與其他動力鉆具或傳動工具連接。
[0020]所述的兩個連續(xù)錐面包括前錐面2和后錐面3，其中前錐面2與鉆頭本體I軸線夾角為91°?135°，后錐面3與鉆頭本體I軸線夾角為135°?140°。不同角度的連續(xù)錐面在套管開窗過程中，首先形成一個錐形導孔，隨著鉆進的深入，再擴孔開窗的作業(yè)方式，可減小鉆頭工作時的橫向振動，提高鉆頭功率。此外，在前、后錐面過渡時，還可形成局部應力集中，加速鉆穿套管。
[0021]所述的切削刃6位于刀翼5前端且高出鉆頭本體I上端的連續(xù)錐面，其寬度大于2mm，依靠刀翼5的支撐，可有效切割套管。
[0022]所述的切削槽7為斜面狀，其與切削刃6的前端平面夾角為45°?60°，可使切削刃6獲得足夠的切削深度。
[0023]所述的排屑槽8的排屑面平行于鉆頭本體I軸線并延伸至鉆頭下端，可及時排出鉆屑。
[0024]工作時，本實用新型通過螺紋連接孔4或兩個對稱的銷釘掌與動力鉆具或傳動工具連接，所述動力鉆具或傳動工具為本實用新型提供動力來源或傳動連接。開窗作業(yè)前，現場通過測井校深、陀螺定向確定目的層的井深和方位之后，下入本實用新型及相應的動力鉆具或傳動工具，并在井底完成轉向、定向，此時，本實用新型的前錐面2由于鉆壓緊貼在套管內壁上。開窗作業(yè)時，動力鉆具或傳動工具開始工作并帶動本實用新型旋轉，此時鉆頭本體I的前錐面2及切削刃6以一定的速度和扭矩開始切割套管并形成一個錐形導孔。當繼續(xù)施加鉆壓，鉆頭前錐面2完全進入套管壁之后，本實用新型的后錐面3及切削刃6開始沿錐形導孔接觸并切割套管，最終在目的層套管處，沿預先調整的方位鉆穿套管，形成一個形狀規(guī)則的光滑圓孔完成套管開窗作業(yè)，開窗過程中，鉆頭切割套管形成的鉆屑通過切削槽7和排屑槽8排出。開窗結束后，動力鉆具或傳動工具停止工作，將動力鉆具或傳動工具連同本實用新型一起取出井底，并下入測井、定向儀器確定第二目的層位的井深和方位，再次下入本實用新型及相應的動力鉆具或傳動工具，重復上述步驟完成所有目的層位的套管開窗作業(yè)。
【權利要求】
1.一種套管開窗鉆頭，包括鉆頭本體(1)，其特征是:鉆頭本體(I)整體呈圓柱形，鉆頭本體(I)上端有3個或4個刀翼(5 )及對應的對應切削刃(6 )、切削槽(7 )和排屑槽(8 )，鉆頭本體(I)下端為連接端。
2.根據權利要求1所述的一種套管開窗鉆頭，其特征是:鉆頭本體(I)上端為包括前錐面(2)和后錐面(3)的兩個連續(xù)錐面，在兩個連續(xù)錐面上圓周均勻分布3個或4個刀翼(5)及對應切削刃(6)、切削槽(7)和排屑槽(8)，鉆頭本體(I)下端為螺紋連接孔(4)或兩個對稱的銷釘掌。
3.根據權利要求1或2所述的一種套管開窗鉆頭，其特征是:所述的兩個連續(xù)錐面包括前錐面(2)和后錐面(3)，其中前錐面(2)與鉆頭本體(I)軸線夾角為91°?135°，后錐面(3)與鉆頭本體(I)軸線夾角為135°?140°。
4.根據權利要求1或2所述的一種套管開窗鉆頭，其特征是:所述的切削刃(6)位于刀翼(5)前端且高出鉆頭本體(I)上端的連續(xù)錐面，其寬度大于2mm。
5.根據權利要求1或2所述的一種套管開窗鉆頭，其特征是:所述的切削槽(7)為斜面狀，其與切削刃(6)的前端平面夾角為45°?60°。
6.根據權利要求1或2所述的一種套管開窗鉆頭，其特征是:所述的排屑槽(8)的排屑面平行于鉆頭本體(I)軸線并延伸至鉆頭下端。
【文檔編號】E21B10/43GK203655165SQ201320675412
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權日:2013年10月29日
【發(fā)明者】侯樹剛, 楊忠華, 劉明國, 鄭衛(wèi)建, 李幫民, 李同翔 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中石化中原石油工程有限公司鉆井工程技術研究院